天鐵高強度車廂板TT600熱軋板卷生產實踐

徐杰（天津天鐵冶金集團熱軋板有限公司，河北涉縣056404）

天鐵高強度車廂板TT600熱軋板卷生產實踐

徐杰（天津天鐵冶金集團熱軋板有限公司，河北涉縣056404）

介紹了天鐵熱軋板公司開發的高強度車廂板TT600成分優化、鋼質純凈及合金化過程，就該產品的冶煉控制、控軋控冷工藝制度、產品的組織和機械性能進行分析和研究。經過工業試驗，TT600鋼板各項力學性能指標良好，金相組織均勻細小，滿足汽車行業對高強度、高韌性、焊接性能優良的鋼種需求，形成了批量生產的能力。

車廂板板坯控制軋制控制冷卻試驗

1 前言

隨著運輸成本上漲和市場競爭的要求，重型汽車用鋼越來越傾向于高強度、高性能、輕量化的發展方向。近年來，以汽車大梁鋼為代表，從420 MPa、510 MPa發展到610 MPa，大梁板的厚度也從16 mm降低到12 mm。車廂用板集中在16 Mn、Q345B上，但用戶已經提出了通過提高材料強度和耐磨性能以減輕自重的要求，因此研制高強度的汽車用鋼，是進入汽車用鋼市場的技術保障。

目前國內大量使用的汽車車廂用高強度鋼仍是16Mn、Q345B。這類用途的高強度鋼，改裝廠只有需求的意向而沒有進行詳細的材料研究，因此，沒有詳細的技術標準。正是由于沒有專業廠家的介入，這個市場屬于空白。從汽車改裝的生產工藝上看，材料的冷成型能力、焊接性能、抗沖擊能力、耐磨性是主要的技術指標。另外，具備這些性能的鋼板也不僅能限于載重車廂，高強度的工程機械用鋼也有這方面的需求。鑒于此，天鐵選擇歐標EN10149-2系列的高強度熱軋冷成型用鋼的技術標準作為初步開發的方向并命名為TT600高強度車廂板，它是通過鋼中加入Nb、Ti微合金元素，在控制軋制和控制冷卻的工藝條件下，最終得到極為細小的晶粒組織，使鋼材的強韌性獲得極高的匹配，同時具有良好的成型性能和焊接性能。

2 工業試制冶煉

工業性試制是在天鐵熱軋板公司進行的，其生產工藝路線是：鐵水預脫硫→180 t轉爐冶煉→LF精煉→Ca處理→連鑄→板坯加熱→粗軋→精軋→層流冷卻→卷取。

采用板坯規格為230 mm×1 350 mm×7 800 mm，板坯化學成分見表1所示。

表1 TT600試驗爐次的化學成分/%

為了保證鋼達到超低硫和低碳，鋼水采用脫硫、脫氣、鈣處理等爐外精煉工藝。冶煉的難點在于Ti的穩定回收及夾雜物的控制。為改善鋼板卷各向異性，提高橫向沖擊韌性，在鋼包爐喂Ca-Si線對鋼中夾雜物進行變性處理。由于夾雜物對管線鋼的性能十分有害，主要有MnS、Al2O3及CaO-Al2O3-X，有害夾雜物的臨界尺寸為≥30 μm最為有害。有害夾雜物主要是煉鋼階段形成的，可以通過控制鋼中硫及全氧含量來控制夾雜物，通過喂含鈣線固定硫和改變夾雜物形貌。二次氧化也是有害夾雜物形成的重要原因，結晶器保護渣卷入已經成為軋材缺陷的主要問題。為了避免含Nb鋼出現邊部與角部裂紋，板坯下線采用堆垛緩冷的方式，避免冷卻過快導致的板坯表面質量缺陷。

3 1 750 mm熱軋機組軋制試驗

3.1 工藝方案

天鐵1 750 mm熱軋機組試驗首輪軋制規格為5.0 mm×1 350 mm×Lmm的熱軋板卷,工藝方案按表2加熱制度，見表3溫度制度。

表2 加熱制度

表3 溫度制度/℃

3.2 試驗過程

高強度汽車車廂板TT600利用控制軋制后從奧氏體區直接加速冷卻，使軋件從奧氏體區過冷到貝氏體區域，因此生產中必須對加熱溫度、道次變形量、終軋溫度、冷卻速度及卷取溫度進行嚴格控制。

3.2.1 加熱溫度控制

鋼的完全奧氏體化溫度是控制軋制工藝的主要控制參數之一。板坯加熱溫度直接影響到鋼中Nb、Ti等微合金元素的固溶程度和奧氏體晶粒的大小，從而影響變形過程中奧氏體再結晶的狀態，變形后奧氏體晶粒尺寸以及碳氮化物的析出狀態和數量，最終影響到帶鋼的綜合力學性能。不同的加熱制度會影響奧氏體原始晶粒度，而奧氏體原始晶粒度又會影響再結晶后的晶粒大小。TT600鋼種含有大約0.03%的Nb,及大約0.07%的Ti，為保證Nb的完全固溶及有效Ti的充分利用，同時避免奧氏體晶粒的過分長大，因此，加熱溫度設定為1 150℃~1 200℃，在爐時間控制在300 min±10 min的范圍內。

3.2.2 負荷分配

通過優化軋制變形規程，增加累計應變，細化鐵素體晶粒，采用控制精軋入口溫度，優化中間坯厚度，精軋負荷向后機架分配等措施，來保證在控制軋制過程中，道次變形量和總變形對鋼材性能的影響。按照控軋理論，實現再結晶區與未再結晶區兩相區軋制。一般情況，在高溫再結晶區軋制時，道次變形量應滿足再結晶所需的應變，避免混晶。因此，為了獲得完全的再結晶，道次變形量應大于15%，總變形量大于40%。在未再結晶區域軋制，通過大變形量，使奧氏體晶粒變薄，拉長，增大有效晶界面積，使軋后冷卻時獲得細小的相變組織。這樣，未再結晶區的道次變形量應大于10%，總變形量大于50%。通過道次壓下量及軋制力的曲線，可以看出四塊鋼的道次壓下量及軋制力波動不大，對彼此間的性能波動沒有影響。軋制過程中由于精軋前打開了保溫罩，進F1機架時鋼板溫度在990℃左右，軋制時帶鋼尾部通過F1和F2機架時軋制力在33 00O kN左右，滿足工藝要求。

3.2.3 終軋溫度

終軋溫度影響軋后冷卻速度和卷取溫度，如果終軋溫度高于相變點Ar3很多，產品的最終組織不能充分細化，將導致鋼板的韌性惡化；若終軋溫度低于相變點Ar3很多，鐵素體將受到加工變形，經過緩冷回復而粗大，結果會得到混晶組織也使鋼的韌性變壞。因此終軋溫度定在Ar3上線50℃~100℃之間，根據設備情況選擇840℃。

4 實驗結果分析

4.1 力學性能和工藝性能

通過對4卷試驗鋼卷的頭、中、尾進行取樣，做橫向拉伸試驗和橫向冷彎試驗，發現帶鋼屈服強度、抗拉強度、延伸率及冷彎性能均能夠滿足技術條件要求，且同卷性能差較小，性能比較穩定。常規力學性能檢驗結果見表4。

4.2 加強設備管理

為了降低設備故障，延長設備的使用壽命，減少設備引起的慢風和休風，對高爐各系統設備承包到人，由責任人負責對設備進行日常點檢和維護，并對責任人進行嚴格考核，確保了高爐系統設備的正常運行。

5 實施效果

到2009年12月31日，4號高爐第四代爐役單位爐容產鐵量10 395t/m3，爐身冷卻板損壞30塊，高爐所有冷卻壁全部完好，高爐爐型仍然保持完整。目前，4號高爐已進入第12個生產年頭，生產勢態仍然較好，從表3中看出各項經濟技術指標仍然保持較高水平，高爐可以再生產一年以上。

6 結論

6.1 適合本企業原燃料條件的合理的爐型設計和高質量的耐火材料、較好的施工質量是高爐長壽的基礎。

6.2 合理發展中心煤氣流，適當地抑制邊緣煤氣流，保持合理的爐體熱負荷，保護爐墻是日常生產維護的重點，使高爐長期的穩定順行。

6.3 高爐操作是維持合理操作爐型和減少冷卻設備損壞的關鍵。

6.4 加強管理是影響高爐長壽的重要因素。

（收稿2010－03－20責編趙實鳴）

Production Practice of TT600 Hot Rolling Coil for High Strength Carriage Plate at TIANTIE

Xu Jie

The article explains the composition optimization,refining and microalloying process of TT600 high strength carriageplatedevelopedbyHotRollingPlateSubsidiary,TIANTIE and studies the melting control,TMCP process system,product organization and mechanical properties of the product.In industrial trail,TT600 steel plate gives good results in all mechanical properties.The metallographic structure is uniform and fine.The demand by automobile industry on high strength,high toughness and good weldability is met.Scale production capability comes into being.

carriage plate,slab,controlled rolling,controlled cooling,test

劉新生，1989年畢業于天津天鐵集團中等專業工科學校煉鐵專業，2000年畢業于天津廣播電視大學冶金機械專業，工程師?，F任天鐵集團煉鐵廠廠長助理從事煉鐵生產管理工作。